中国东北太平洋深俯冲的地震台阵观测及其动力学研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41130316
项目类别：
重点项目
资助金额：
320.0万
负责人：
陈棋福
依托单位：
中国科学院地质与地球物理研究所
学科分类：
D0407.地球内部物理和地球动力学(含地热学)
结题年份：
2016
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
宁杰远；臧绍先；田勤俭；王伟君；张海明；李乐；罗艳；王曙光；
关键词：
深俯冲波形反演流动地震台阵深震震源参数地幔转换带

项目摘要

架设60台宽频带地震仪组成的小间距线状为主台阵进行4年期地震观测，结合前期120台宽频带地震仪组成的大间距2年期地震台阵记录，研究中国东北地区深源地震震源及壳幔结构，探讨中国东北太平洋深俯冲的动力学过程。首先，应用获取的观测资料并结合国内外固定台网的记录，确定深源地震的空间分布特征及震源破裂过程；接着，充分利用接收函数方法、ScS多次波方法、波形伴随反演等已有方法并发展新方法，提取微弱震相，确定研究区下方的界面起伏及波速细结构，揭示东北地区俯冲板块的去向；然后，结合构造地质、地球化学、高温高压实验和动力学数值模拟结果，研究东北深源地震活动和火山活动的形成机制；最后，在与华北地区进行对比研究的基础上，探讨中国东部大陆演化与太平洋俯冲带的动力关系。本课题的执行将为研究地球内部物质循环、能量转换和释放、板块运动驱动力等重大科学问题提供资料和思路。

结项摘要

太平洋板块向欧亚板块俯冲经日本海沟插入中国东北大陆下约600km深处，到达吉林省珲春市一带，使我国东北地区和南美地区成为世界上仅有的在大陆下方存在深源地震活动的地区。南美深震区的崇山峻岭和沼泽丛林严重阻滞了地学家探索深俯冲奥秘的脚步，而我国东北地区则是最适宜于通过地震观测，获取板块俯冲运动及其动力作用的约束资料，开展与板块深俯冲相关的大陆动力学研究的最佳场所。.针对重点研究问题，本项目在东北深源地震区先后布设60台宽频流动仪，组成了NECsaids台阵（探测深俯冲的中国东北地震台阵，NorthEast China Seismic Array to Investigate Deep Subduction)。通过多年观测，获取了高质量的波形记录，包括世界少有的6级以上深震发生区（2013年4月5日Mw6.2）上方密集的地震台阵观测波形，以及2013年2月朝鲜核爆事件的近场观测波形等重要数据。.本项目利用所布设的小间距NECsaids台阵，结合前期大间距NECESSArray地震台阵的2年期记录与固定地震台站7年多的观测波形，应用接收函数和共转换点叠加成像方法及新发展的ScS多次反射波分析方法，不仅获得了我国东北地区和日本海的地幔过渡带410-km和660-km间断面的精细变化信息，还在我国东北地区地幔过渡带之间观测到2个可能代表了俯冲太平洋板块的上界面和下界面的新结果，通过接收函数波形模拟给出了太平洋俯冲板片厚度和波速异常幅度的精细观测约束。.本项目系统分析了2011年3月11日日本东北近海M9.0级大地震的动力学影响，并结合壳幔速度结构和太平洋俯冲板块等多种反演成像结果，分析提出了中国东北地区大陆岩石圈改造的动力学模型，认为长白山火山下方的地幔热物质上涌是中国东北岩石圈新生代改造的控制因素，中国东北地区410-km间断面的下沉与地幔过渡带顶部高含水或富镁相关，而日本海西侧和中国东北地区410-km间断面的普遍下沉，可能与新生代以来的太平洋板块后撤相关。结合地震震源机制与区域应力场分析结果，综合研究认为太平洋俯冲板块的动力作用是我国东北深源地震活动的主控因素。.研究结果已发表论文19篇（含录用待刊2篇），一些阶段研究结果在国内外学术会议上进行了交流。